古気候学（こきこうがく、paleoclimatology）とは、過去の気候変動を研究する学問である。
古気候学の研究には、様々な手段が用いられる。
まず挙げられるのは、氷床から取り出される氷床コアである。氷床コアには、過去に降った雪が積み重なっており、雪が降った当時の空気もその中に閉じこめられている。したがって、その空気を抽出することで、その当時の空気の組成などを知ることができる。また、氷の水分子中の水素や酸素の同位体比を調べることで、過去の海面気温の変化を推定することができる。
また、年輪年代学に基づく研究も行われている。
湖底や海底の堆積物に含まれる動植物の化石や花粉、堆積物中の物質の同位体比の分析によっても過去の気候変化の様子を知ることができる。
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